質量の引力作用はエネルギーを消費するのでしょうか？

作用が発生する場合はエネルギーを使ってそれが行われると思っていたのですが、質量同士が引き合う時、つまり引力にもエネルギーは消費されているのでしょうか？
或いはエネルギーを消費しないタイプの作用と言うものが存在するのでしょうか？
それともエネルギーは消費されているが、供給作用によって実質消費ゼロという事があったりするのでしょうか？

どうぞよろしくお願いします。

No.7 ベストアンサー 回答者： ichinasan 回答日時： 2015/07/22 15:50

No２を詳しく解説します（注：一般的な解釈とは異なります）。

※　等価原理✖エネルギー保存則

質量と運動に関する二つの法則があります。
「等価原理」と「エネルギー保存則」です。

等価原理には「重力質量と慣性質量は等価（つまり、万有引力と慣性力は同じだよ～）」と記され、
エネルギー保存則には「位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定（収縮すれは運動エネルギーが作られて、運動エネルギーを消費すれば膨張するのだよ～）」と記されています。

これら二つの法則を掛けあわせて文字通りに受け取ると、

「重力質量は位置エネルギーを運動エネルギーに置き換え（＝収縮）」、逆に「慣性質量は運動エネルギーを元の位置エネルギーに戻す（＝膨張）」と読み取れます。

要するに、「重力質量（万有引力）の引力作用の全ては、慣性質量（慣性力）の斥力作用に転用され帳消しにされる」ということです。ってことは、万有引力には如何なる収縮作用も存在しない事になります。

したがって、いくら引力があろうとも月が地球に落下することはなく、地球が太陽の引力に引き寄せられていく心配もないということです。ひとえにそれは、等価原理とエネルギー保存則のおかげなのですね。

そのように主張しますと物理学者の皆様方から大変なお叱りを受けることになります。

「君はこの地球上に重力が存在しないとでもいうのかね」

そんなことはありません。私は「万有引力に収縮作用はない」とは言いましたが「重力にも収縮作用がない」とは一言も言っていません。どうやら、物理学者の皆様方は「万有引力と重力の相違」に気づいていらしゃらないようです。

※　重力と万有引力は異なる物理現象

木の枝から林檎が落ちる場面を想定してみましょう。木の枝の林檎には「位置エネルギー」があります。林檎が落下する過程で「位置エネルギーから運動エネルギー」に置き換わります。地面に落下すると「運動エネルギーから熱エネルギー」置き換わるのです。

では、「運動エネルギーが熱エネルギーに置き換わらない」とどうなるでしょう？運動エネルギーは保存され、林檎は元の木の枝の高さまで跳ね返されることになります。林檎は、木の枝と地面の間を往復運動するだけで、決して地面には落ち得ないのです。熱の発生を禁ずるだけで、林檎は地面に落ちない（つまり重力そのものが発動しない）…ということですね。ちなみに、電子が原子核の中に落ちていかないのも同じ理由によるものではなかろうかと考えます。

まとめます。

万有引力＝位置エネルギーを運動エネルギーに置き換える。
慣性力　＝運動エネルギーを位置エネルギーに置き換える。
重力　　＝運動エネルギーを熱エネルギーに置き換え、更には置き換えた熱エネルギーを光に変換して宇宙の何処かへ持ち去る。

※　あらゆる作用には反作用が存在する

ところで、あらゆる作用には反作用があります。反作用とは全く同じ大きさで逆向きの作用のことです。万有引力には慣性力という反作用があり、重力には光という反作用があるのです。「重力は宇宙すべての物質を一点に集めるかのような働きを成し、一方の光は、一点より出て宇宙の隅々にまで拡散しようとする」わけですね。美しいほど真逆の働きではないですか。

いらんことまで、しゃべりすぎました。トンデモな話に気を悪くしている方がいらっしゃいましたら御容赦の程を…。

No.8 回答者： uen_sap 回答日時： 2015/07/22 20:21

仕事（energy）=力×距離

引力で引きあうだけなら、距離=0・・・・したがって、エネルギの増減無し。

No.6 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/07/21 10:46

きちんと用語「言葉」を理解していないとこんなおかしな疑問になってしまう。

理系科目は国語の能力が必要なのですよ。
「作用が発生する」と言う言葉はおかしい。「作用を及ぼす」「作用を受ける」と使われるはずです。質量を持つものどおしは、引力を持ちますから、支える物がなければ、物体は「作用をうけて」移動する。

＞質量同士が引き合う時、つまり引力にもエネルギーは消費されているのでしょうか？
　「作用」を理解していれば、当然「作用をしなければ（位置）エネルギーは消費されない」と帰結するはずです。
　また、作用を受けて物体が移動するときは「仕事」と言う概念です。言い換えれば、「エネルギーとは仕事をする能力」と言い換えることが出来ます。ただ、熱も仕事同様にエネルギーの移動形態ですから、「熱」と「仕事」は、いずれもエネルギーによってなされる物です。
　「」

＞或いはエネルギーを消費しないタイプの作用と言うものが存在するのでしょうか？
　作用が０なら、エネルギーを消費（転換が正しい）することはありません。
＞それともエネルギーは消費されているが、供給作用によって実質消費ゼロという事があったりするのでしょうか？
　これは文章になっていない。良く理解していない言葉を、理解せずに使うとこうなる。
　供給されて変化しないということは、消費されているということですよ。

　エネルギー、仕事、作用という抽象的な概念は確かに理解しづらいかもしれませんが、それを理解すると言う事は言葉を理解するということ。たくさん本を読んで言葉が自在に操れるようになりましょう。

No.5 回答者： angkor_h 回答日時： 2015/07/20 22:47

運動する物体は、E=(1/2)mv^2[J]と言うエネルギーを持っています。

これに外部からエネルギーが加えられればｖが増加し、消費すればvが減少します。
引力はエネルギーを与えているだけで、それにより運動すれば消費(或いは獲得)に成ります。
「エネルギーを消費しないタイプの作用」と言うものはなく、エネルギーが移動した事自体が作用です。一方が消費すれば他方が獲得します。
人が物を投げた場合、人が物を投げた時の運動エネルギーは飛んで言ったものの運動エネルギーに移動しています(変換効率は別な話し)。
エネルギーは、運動、熱、温度、圧力などに姿を変えますが、その総量は同じです(エネルギー不滅の法則)。音は空気の運動です。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/07/20 11:23

質問者様の「作用」というのは、力のことでしょうか?

>作用が発生する場合はエネルギーを使って
>それが行われると思っていたので

これが間違いです。

人間は重いものを持つだけで汗をかきますが
これは筋肉の性質のため。
例えば、食器棚に食器を置くと、棚は食器を下から押して支えますが
エネルギーは使いません。。

>エネルギーを消費しないタイプの作用と言うものが
>存在するのでしょうか？

はい。エネルギーは力でものを「動かす」ことで初めて
発生します。

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2015/07/20 09:03

作用そのものは、仕事をせず、従ってエネルギーの増減はありません。

　ニュートン力学では「作用＝力」ですので、「力 × 移動距離」が仕事やエネルギーに相当します。力の方向に変位が発生して、初めて仕事やエネルギーの増減が発生します。そのように考えれば理解できると思います。

No.2 回答者： ichinasan 回答日時： 2015/07/20 08:46

別に詳しくもないのですが、普通に考えると…

「位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定」ですので、位置エネルギーが消費されても運動エネルギーが増えるだけで、増えた運動エネルギーは元の位置エネルギーに戻るだけでしょう。

運動エネルギーが熱エネルギーに置き換わる機会があれば、熱エネルギーは光(輻射熱)となって何処かへ持ちだされ、持ちだされた熱エネルギーと“同等”の位置エネルギーが減ることになると思います。

No.1 回答者： mapascal 回答日時： 2015/07/20 07:00

一般相対性理論によると、引力とは質量（とエネルギー）により空間がひずみ、そのひずみにより坂を転げるように落ち込むことのようです。

ですので引き合うだけならエネルギー消費されず（引力と遠心力がバランスしている）、引き込まれる時には、当然位置エネルギーが消費されるのでしょう。